Världens mest avancerade partikelaccelerator för att undersöka materiens kvarkstruktur förbereder sig för att påbörja sina första experiment efter officiell slutförd uppgradering för att tredubbla sin ursprungliga designenergi. Continuous Electron Beam Accelerator Facility (CEBAF) vid Department of Energy:s Thomas Jefferson National Accelerator Facility är nu tillbaka online och ökar inför starten av experiment.

CEBAF är en DOE Office of Science User Facility för kärnfysisk forskning som är utformad för att pressa precisionsgränsen allt djupare in i materiens hjärta. CEBAF -acceleratorn är baserad på supraledande radiofrekvens (SRF) teknik. Den använder en ström av elektroner som styrs in i fyra olika forskningsområden för experiment som undersöker atomkärnan, dess protoner och neutroner, och deras kvarker och gluoner.

CEBAF var ursprungligen utformat för att tillhandahålla elektroner vid energier på 4 miljarder elektronvolt, eller 4 GeV. Uppgraderingen på 338 miljoner dollar till 12 GeV slutfördes officiellt den 27 september, 2017. Efter avslutat projekt, laboratoriefokus flyttades till uppstart av fullständiga CEBAF -operationer för första gången sedan det ursprungliga forskningsprogrammet avslutades 2012.

Processen att förbereda CEBAF för experiment började i injektorn, elektronkällan för CEBAF. Sedan, de superledande komponenterna i CEBAF kyldes till inom några grader av absolut noll, till 2 Kelvin, för att möjliggöra full energidrift.

Större system kontrollerades metodiskt och befanns redo att transportera elektroner, och arbetet påbörjades för att optimera de supraledande accelerationskomponenterna, niobhålrum. Till sist, tusentals magneter för styrning och fokusering av elektronstrålen rampades noggrant upp och kontrollerades.

På torsdag, 30 november, CEBAF accelererade sina första elektroner genom en hel passering av maskinen. Acceleratoroperatörer bygger nu vidare på denna första framgång för att försiktigt trä strålen genom de extra passagen när den förbereder sig för att leverera den för experiment. Med varje pass genom maskinen, elektronerna får energi. CEBAF kan leverera upp till fem pass för tre av sina experimenthallar (A, B och C), och upp till 5,5 passningar för den fjärde (D).

CEBAF är världens mest kraftfulla mikroskop för att studera atomkärnan. Nästan 1, 600 forskare från hela landet och runt om i världen kommer till Jefferson Lab för att bedriva forskning.

Med CEBAF, forskare studerar hur kvarkar interagerar, hur de snurrar, och hur de fördelas inuti protoner och neutroner. CEBAF:s exakta elektronstrålar möjliggör de första helt tredimensionella vyerna av strukturen hos protoner och neutroner och banbrytande studier av den starka kraften, kraften som limmar samman materia.